電池集電體的製作方法
2023-10-19 11:05:17 3
專利名稱：電池集電體的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池的密封與防爆領域，特別涉及一種電池的集電體 結構。
背景技術：
集電體是電池中的重要結構，其作用主要包括三個方面 一是收 集並向外輸送電池內部負極部分產生的電流；二是密封，即將電池殼 體底端的開口封閉；三是安全防爆，防止電池因其內部氣體壓力過高 而發生爆炸。
請參考圖1、圖2以及圖3,圖1為現有技術的電池集電體的結 構示意圖；圖2為圖1所示集電體中密封圈的結構示意圖；圖3為圖 2所示密封圏的仰視圖。
集電體通常包括密封圈11，密封圈11設置於電池殼體(圖中未 示出)的底部，其環形側壁111可以與電池殼體的內壁面緊密配合， 以便將電池的底部密封。銅釘13插裝於的電池內部，並穿過密封圈 11的中心孔112 (圖1中未示出)，且兩者之間保持液密封。銅4丁 13 的底端固定連接底蓋12,可以收集並向外輸送電池內部活性材料所產 生的電流。底蓋12位於密封圈11的下部，與密封圈11之間具有適當 的間隙，並以其邊緣部分將密封圈11壓合於所述電池殼體底端的內側 壁。
如上所述，集電體的一個重要作用是安全防爆。眾所周知，電池 使用過程中其內部的氣體壓力有可能異常增大，原因包括電池內部 的活性材料中存在雜質、電池短路或者電池受到充電等濫用等。 一旦 電池內部氣體壓力異常增大，即有可能導致電池爆炸。為了保證安全， 必須採取措施將所述氣體釋放至外部。
現有技術的密封圈11包括主平面113，主平面113的中心位置i殳 有中心柱體114,中心柱體114具有豎直地貫通密封圈11的中心孔 112。主平面113的邊緣設有環形側壁111,且環形側壁lll位於主平面113的下方。
為達到防爆的目的，密封圈11通常包括至少一個設於其主平面
113的薄弱部位115，其強度低於主平面113的其他部位。在電池內部 氣體壓力異常增大達到電池爆炸壓力之前，薄弱部位115即可斷裂， 電池內部的氣體因而可以從裂口處釋放，並經由底蓋12上的洩氣孔 121排至電池外部。洩氣孔121應當遠離底蓋12的中心位置設置，通 常將其設置於底蓋12的邊緣附近，以避免在使用時用電設備的壓緊彈 簧的末端伸入洩氣孔121中，影響正常使用。薄弱部位115通常是環 繞密封圏11中心孔111的環形的防:曝溝。
薄弱部位115斷裂後，由於失去了支撐，密封圈ll具體地說是其 主平面113在電池內部氣體推動下會向底蓋12方向移動，並且緊密貼 合於底蓋12上，從而極易封堵底蓋12上的洩氣孔121，從而截斷洩 氣通道，集電體因此將起不到安全防爆的作用，極易造成事故。
為了保證洩氣孔121以及洩氣通道的暢通，現有技術的做法是， 在密封圈11朝向底蓋12的表面設置若干不連續的凸起結構116,凸 起結構116具體可以是弧形突起部，如圖3所示。密封圈11的主平 面113自薄弱部位115斷開並下落時，所述凸起結構116及其之間的 導氣口 117可以保證密封圈11與底蓋12之間存在適當的間隙。凸起 結構116之間應當具有連通其兩側的導氣口 117，否則電池內部的氣 體無法通過環形凸起結構116到達洩氣孔121。這樣即可保證洩氣孔 121以及洩氣通道的暢通。
然而，現有的密封圈通常由徑向注塑工藝加工而成，注塑加工時 注塑材料自其中心向四周發散流動，上述存在於凸起結構116之間的 導氣口 117,會局部改變模具中注塑材料的徑向流向，導致形成的密 封圈出現密度不均勻的現象。但密封圈11的質量分布卻要求達到較高 的均勻度，其原因在於密度不均勻將會導緻密封圏出現易於開裂、易 於發脆等問題，顯著縮短其使用壽命，並很可能造成漏液，降低電池 的可靠性。現有技術的集電體無法克服這一矛盾，其密封圈的使用壽 命必然較短、可靠性必然較差。
5因此，如何保持在洩氣通道暢通的同時提高密封圈質量分布的均 勻度，即如何在保證電池的安全防爆性能的同時延長密封圏的使用壽 命並提高其可靠性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在保證電池的安全防爆性能的同 時，延長密封圏的使用壽命和可靠性的電池集電體。
為解決上述技術問題，本發明提供一種電池集電體，包括具有防 爆溝的密封圈，其中心孔中插裝導體釘，所述導體釘的底端固定地電
連接於底蓋的中心位置，所述底蓋具有洩氣孔，所述密封圏為旋轉體； 所述底蓋具有凸向所述密封圏的凸起結構，所述洩氣孔設於所述凸起 結構，所述密封圏因所述防爆溝斷裂而下落時，所述凸起結構將其支 撐，從而形成連通所述密封圏的斷裂口與所述洩氣孔的洩氣通道。
優選地，所述凸起結構為圍繞所述底蓋中心的環形凸臺，所述洩 氣孔設於所述環形凸臺朝向所述銅釘的側壁。
優選地，所述凸起結構為圍繞所述底蓋中心的環形凸稜，所述洩 氣孔設於所述環形凸稜朝向所述銅釘的側壁。
優選地，所述凸起結構包括圍繞所述底蓋中心的環形凸臺，所述 環形凸臺的頂部具有凹陷部位，所述凹陷部位的底面高於所述底蓋的 底面，所述洩氣孔i殳於所述凹陷部位。
優選地，所述凸起結構包括圍繞所述底蓋中心的環形凸稜，所述 環形凸稜的頂部具有凹陷部位，所述凹陷部位的底面高於所述底蓋的 底面，所述洩氣孔設於所述凹陷部位。
優選地，所述凹陷部位的數目三個，且均勻分布於所述環形凸臺。
優選地，所述凸起結構為點狀凸起部，所述洩氣孔設置於所述點 狀凸起部的側壁。
優選地，所述凸起結構為沿所述底蓋徑向設置的條形凸臺或者條 形凸稜，所述洩氣孔設置於所述條形凸臺或者條形凸稜的側壁。
優選地，所述密封圏由尼龍材料製成。
優選地，所述洩氣孔為狹長的洩氣縫。相對上述背景技術，本發明所提供的電池集電體取消了密封圈底 部的凸起結構，並進一步將所述密封圈設為旋轉體。由於所述密封圈 為j走轉體，因而注塑加工時才莫具中的材料可以自中心部位沿徑向向四
周均勻發散流動，所述密封圏的質量分布可以更為均勻，這樣就有效 避免了現有技術的密封圈易發脆、易開裂的問題，顯著延長了使用壽 命並提高了可靠性。
本發明所提供的電池集電體同時在所述底蓋上的適當位置設置 了凸向所述密封圏的凸起結構，當電池內部氣體壓力異常增大並致使 所述密封圈自其薄弱部位斷裂並進而下落後，所述凸起結構可以將其
支撐，使所述底蓋與所述密封圈之間間隔適當的距離；由於所述底蓋
的洩氣孔設置於所述凸起結構上，或者設置於所述凸起結構的側面， 或者設置與所述凸起結構頂部的凹陷面，因此所述密封圈的斷裂部位 與所述洩氣孔之間不存在任何障礙，可以確保所述洩氣通道的暢通， 使電池內部的高壓氣體順利排出。另一方面，雖然所述洩氣孔位於靠 近所述底蓋的中心位置，但由於其設置於所述凸起結構之上，其所處 的位置高於所述底蓋的底面，因此可以有效避免用電設備壓緊彈簧的 末端伸入所述洩氣孔中，影響正常使用。
此外，由於取消了現有技術中密封圈底部的凸起結構，整個密封 圏的厚度可以相對降低，使得電池內部具有更大的活性物質填充空間， 顯著提高了所述電池的電容量。
圖1為現有技術的電池集電體的結構示意圖； 圖2為圖1所示集電體中密封圈的結構示意圖； 圖3為圖2所示密封圈的仰視圖4為本發明所提供的密封圈一種具體實施方式
的結構示意圖； 圖5為圖4所示密封圈的仰視圖6為本發明所提供的底蓋一種具體實施方式
的結構示意圖7為圖6所示底蓋沿A-A面的剖視示意圖8為本發明所提供的集電體一種具體實施方式
的結構示意圖；圖9為圖8所示集電體防爆原理示意圖10為本發明所提供的底蓋另一種具體實施方式
的結構示意圖； 圖11為圖IO所示底蓋沿B-B面的剖視示意圖。
具體實施例方式
本發明核心是提供一種能夠在保證電池的安全防爆性能的同時， 延長密封圈的使用壽命和可靠性的電池集電體。
為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖 和實施方式對本發明作進 一 步的詳細說明。
參見圖4和圖5,圖4為本發明所提供的密封圈一種具體實施方 式的結構示意圖；圖5為圖4所示密封圈的仰視圖。
在一種具體實施方式
中，本發明所提供的密封圈21可以由尼龍 材料製得，具體可以選用尼龍6、尼龍66或者尼龍610等。
密封圈21包4舌大體呈環形的主平面213，主平面213垂直於電池 的縱軸。密封圈21還包括中心柱體214,中心柱體214具體可以是圓 柱體，且具有縱向貫通的中心孔212。
為了避免所述電池因殼體內部氣體壓力過高而發生爆炸，主平面 213上設置強度低於其他部位的薄弱部位，所述薄弱部位具體可以是 圍繞並靠近中心柱體214的環形防爆溝215。
主平面213的邊緣設有大體與其垂直的環形側壁211，且其位於 主平面213的下方。環形側壁211的外徑應當與所述電池殼體底端內 壁的內徑相適應，以便兩者緊密配合。
中心孔212中插裝作為中心導體的導體釘，具體可以是銅釘23 (示於圖8中)或者其他具有適宜形狀和材料的導體。銅釘23可以收 集並向外輸送電池內部活性材料所產生的電流，且其外徑應等於或者 略大於中心孔212的內徑，以便兩者緊密配合，為了確保兩者之間的 密封，還可以在兩者的接觸部位塗抹粘合劑。
銅釘23的底端固定連接於底蓋22的中心位置，兩者之間具體可 以是焊接。底蓋22位於密封圈21的下部，且其與密封圏21之間具有 適當的間隙。底蓋22以其邊緣部分221將密封圈21的環形側壁211壓合於所述電池殼體底端的內壁。
眾所周知，在一個平面內定義一條母線，然後將該母線繞某一旋 轉軸旋轉一 周即可得到 一旋轉面；該旋轉面和垂直於所述旋轉軸的平 面所圍成的立體圖形，或者由封閉的旋轉面所圍成的立體圖形即為旋 轉體。
本發明所提供的密封圈21的一個關鍵特徵即在於，密封圈21為 旋轉體。如前所述，凸起結構116之間必須導氣口 117,因此現有技 術的密封圈11並非所述旋轉體。而本發明的上述具體實施方式
中所提 供的密封圈21取消了所述凸起結構116,以及凸起結構116之間的導 氣口 117，因此可以將本發明所提供的密封圈22設為所述旋轉體。
請參考圖6和圖7,圖6為本發明所提供的底蓋一種具體實施方 式的結構示意圖；圖7為圖6所示底蓋沿A-A面的剖視示意圖。
如上所述，現有技術中凸起結構116以及凸起結構116之間的導 氣口 117的作用是保證所述洩氣通道的暢通，避免發生爆炸事故。在 上述本發明的具體實施例所提供的密封圏21將其取消的情況下，為了 保證所述洩氣通道仍然暢通，本發明所提供的底蓋22在其朝向密封圏 21的表面設置了凸起結構。所述凸起結構的作用，是當密封圈21的 主平面213因環形防爆溝215斷裂而下落時，支撐密封圈21的主平面 213,以在密封圈21與底蓋22之間保留適當的距離，從而保證環形防 爆溝215斷裂所產生的斷裂口與底蓋22的洩氣孔221之間的洩氣通道 的暢通。
底蓋22大體為與所述電池底端開口形狀相適應的圓形，其邊緣 部分的外徑應當與密封圈21環形側壁211的內徑相適應，以便將後者 壓合於所述電池殼體底端的內側壁。
在一種具體實施方式
中，本發明所提供的底蓋22的凸起結構具 體可以是圖6及圖7所示的環形凸稜222。環形凸稜222圍繞底蓋22 的中心位置而設置，並凸向密封圈21,具體可以是衝壓形成。
應當恰當地選擇環形凸稜222的位置，比如可以將其設於密封圈 21中環形防爆溝215的正下方，以保i正在密封圏21的主平面213因環形防爆溝215斷裂而下落時，環形凸稜222的頂部可以將其支撐。
底蓋22包括至少一個洩氣孔221。相對於現有技術，本發明提供 的底蓋22改變了洩氣孔221的設置位置，將其設置於所述凸起結構。 具體地說，在圖6、圖7所示的具體實施方式
中，是將其設置於環形 凸稜222朝向底蓋22中心的側壁上。
請參考圖8、圖9，圖8為本發明所提供的集電體一種具體實施 方式的結構示意圖；圖9為圖8所示集電體防爆原理示意圖。
由於密封圈21的環形防爆溝215設於靠近中心柱體214的位置， 而底蓋22的洩氣孔221 i殳於環形凸稜222朝向底蓋22中心的側壁上， 因此環形防爆溝215斷裂所產生的斷裂口與洩氣孔221之間不存在阻 隔物，電池內部的高壓氣體可以順利排出。
洩氣孔221的數目可以是一個，但是，為了進一步提高防爆效果， 可以設置多個洩氣孔221。較佳地，可以將洩氣孔221的數目設置為 三個，且三者最好均勻分布於環形凸稜222的側壁。
由於洩氣孔221是設置於環形凸稜222的側壁上，其所處的位置 高於底蓋22的底面，因此雖然其靠近底蓋22的中心位置，但卻可以 有效地避免用電設備壓緊彈簧的末端伸入其中，保證了所述電池的正 常使用。
洩氣孔221的形狀可以是圓形孔，為了進一步避免用電設備壓緊 彈簧的末端伸入其中，當然也可以將其設為其他形狀，比如扁圓形、
三角形甚至可以將其設為一條洩氣縫。總之，在保證足夠的橫截面積 的前提下，可以儘可能地減小洩氣孔221的寬度。
需要指出的是，上述第一種具體實施方式
中，所述凸起結構具體 是環形凸稜222,其頂部為為一條環形的稜，其徑向縱剖面大體為三 角形。然而，所述環形凸稜222也可以由環形凸臺代替，即將所述凸 起結構的頂部設為水平的環形面，此時其徑向縱剖面大體為梯形。所 述環形凸稜通過其頂部的水平的環形面支撐密封圈21的主平面213。 其他結構可以不變。
請參考圖10、圖11,圖10本發明所提供的底蓋另一種具體實施方式
的結構示意圖；圖11為圖IO所示底蓋沿B-B面的剖視示意圖。
相對於上述第一種具體實施方式
，本發明所提供的底蓋的第二種具體實施方式
改變了所述洩氣孔的具體位置。
在另一種具體實施方式
中，本發明所提供的底蓋22的凸起結構 仍然可以是圖6及圖7所示的環形凸稜。與第一種具體實施方式
不同 的是，所述環形凸稜的頂部進一步設有若千凹陷部位224，凹陷部位 224將所述環形凸稜分隔為若干弧形凸稜223。底蓋22的洩氣孔221 具體i殳於凹陷部位224的底面上，凹陷部位224的底面應當高於底蓋 22的底面，以避免用電設備壓緊彈簧的末端伸入洩氣孔221中。
顯然，也應當恰當地選擇弧形凸稜223的位置。比如，可以將其 設於密封圈21中環形防爆溝215的正下方，以保i正在密封圈21的主 平面213因環形防爆溝215斷裂而下落時，弧形凸稜223可以將其支 撐。
可以僅設置一條所述凹陷部位224。為了進一步保證所述洩氣通 道的暢通，可以設置多個凹陷部位224。 4交佳地，可以將凹陷部位224 的數目設置為三個，每一凹陷部位224的底面均設一洩氣孔221，且 三者最好均勻分布，即三者兩兩均成120度夾角。
需要指出的是，上述第二種具體實施方式
中，所述凸起結構具體 是弧形凸稜223,其頂部為水平面，其橫截面大體為三角形。然而， 所述弧形凸稜223也可以由弧形凸臺代替，即將所述凸起結構的頂部 設為圍繞底蓋22中心位置的弧形平面，此時其橫截面大體為梯形。所 述弧形凸臺通過其頂部的弧形平面密封圈21的主平面213。其他結構 可以不變。
所述凸起結構具體還可以採用其他形式。比如，可以將所述凸起 結構設為沿底蓋22的徑向設置的條形凸臺，同時將洩氣孔221設於所 述條形凸臺的側面。這樣可以進一步保證所述洩氣通道的暢通，其原 因在於當密封圏21的主平面213因環形防爆溝215斷裂而下落時，其 很難落於在底蓋22的徑向延伸的所述條形凸臺之外，因此提高了所述 集電體的可靠性。顯然，所述條形凸臺也可以用條形凸稜代替，具體
ii不再贅述。
所述凸起結構具體還可以設為點狀凸起部，即所述凸起結構為圓 臺或者稜台。具體地，所述凸起結構可以是圍繞底蓋22中心位置並且 均勻分布的若干圓臺。所述圓形凸臺的位置應當保證密封圏21的主平
面213因環形防爆溝215斷裂而下落時，其頂面可以將其支撐。應當 將洩氣孔221設於所述條形凸臺的側面。所圓臺的頂面是自然是圓形， 但是顯然也可以將其設為方形或者其他形狀，比如三角形，此時所述 凸起結構為稜台。無論採用哪種具體的形狀，其頂面都應具有足夠的 面積，以保證能夠將密封圈21的主平面213支撐。
本發明所提供的電池集電體取消了密封圈底部的凸起結構，並進 一步將所述密封圈設為旋轉體。由於所述密封圈為旋轉體，因而注塑 加工時模具中的材料可以自中心部位沿徑向向四周均勻發散流動，所
述密封圈的質量分布可以更為均勻，這樣就有效避免了現有技術的密 封圈易發脆、易開裂的問題，顯著延長了使用壽命並提高了可靠性。
本發明所提供的電池集電體同時在所述底蓋上的適當位置設置 了凸向所述密封圏的凸起結構，當電池內部氣體壓力異常增大並致使 所述密封圈自其薄弱部位斷裂並進而下落後，所述凸起結構可以將其 支撐，使所述底蓋與所述密封圈之間間隔適當的距離；由於所述底蓋 的洩氣孔設置於所述凸起結構上，或者設置於所述凸起結構的側面， 或者設置與所述凸起結構頂部的凹陷面，因此所述密封圏的斷裂部位 與所述洩氣孔之間不存在任何障礙，可以確保所述洩氣通道的暢通， 使電池內部的高壓氣體順利排出。另一方面，雖然所述洩氣孔位於靠 近所述底蓋的中心位置，但由於其設置於所述凸起結構之上，其所處 的位置高於所述底蓋的底面，因此可以有效避免用電設備壓緊彈簧的 末端伸入所述洩氣孔中，影響正常使用。
此外，由於取消了現有技術中密封圈底部的凸起結構，整個密封 圈的厚度可以相對降低，使得電池內部具有更大的活性物質填充空間， 顯著提高了所述電池的電容量。
以上對本發明所提供的電池集電體進行了詳細介紹。本文中應用明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本 技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可 以對本發明進行若千改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利 要求的保護範圍內。
權利要求
1、一種電池集電體，包括具有防爆溝的密封圈，其中心孔中插裝導體釘，所述導體釘的底端固定地電連接於底蓋的中心位置，所述底蓋具有洩氣孔，其特徵在於，所述密封圈為旋轉體；所述底蓋具有凸向所述密封圈的凸起結構，所述洩氣孔設於所述凸起結構，所述密封圈因所述防爆溝斷裂而下落時，所述凸起結構將其支撐，從而形成連通所述密封圈的斷裂口與所述洩氣孔的洩氣通道。
2、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構為圍繞所述底蓋中心的環形凸臺，所述洩氣孔設於所述環形凸臺朝 向所述銅4丁的側壁。
3、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構為圍繞所述底蓋中心的環形凸稜，所述洩氣孔設於所述環形凸稜朝 向所述銅4丁的側壁。
4、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構包括圍繞所述底蓋中心的環形凸臺，所述環形凸臺的頂部具有凹陷 部位，所述凹陷部位的底面高於所述底蓋的底面，所述洩氣孔i殳於所 述凹陷部位。
5、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構包括圍繞所述底蓋中心的環形凸稜，所述環形凸稜的頂部具有凹陷 部位，所述凹陷部位的底面高於所述底蓋的底面，所述洩氣孔設於所 述凹陷部位。
6、 如權利要求4或者5所述的電池集電體，其特徵在於，所述 凹陷部位的數目三個，且均勻分布於所述環形凸臺。
7、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構為點狀凸起部，所述洩氣孔設置於所述點狀凸起部的側壁。
8、 如權利要求1所述的電池集電體，其特徵在於，所述凸起結 構為沿所述底蓋徑向設置的條形凸臺或者條形凸稜，所述洩氣孔設置 於所述條形凸臺或者條形凸稜的側壁。
9、 如權利要求1至8任一項所述的電池集電體，其特徵在於， 所述密封圏由尼龍材料製成。
10、如權利要求9所述的電池集電體，其特徵在於，所述洩氣孔 為狹長的洩氣縫。
全文摘要
本發明公開了一種電池集電體，其密封圈為旋轉體，其底蓋具有凸向所述密封圈的凸起結構，所述底蓋的洩氣孔設於所述凸起結構。所述密封圈因防爆溝斷裂而下落時由所述凸起結構支撐，從而形成連通所述密封圈的斷裂開口與所述洩氣孔的洩氣通道。由於所述密封圈為旋轉體，因而注塑加工時密封圈的質量分布更為均勻，可以有效避免現有技術中密封圈易發脆開裂的問題，延長了使用壽命並提高了可靠性。所述洩氣孔設於所述凸起結構，與所述底蓋的底面不在同一平面上，因此壓緊彈簧的末端不易伸入其中。此外，由於密封圈的厚度相對降低，使得電池內部具有更大的活性物質填充空間，顯著提高了所述電池的電容量。
文檔編號H01M2/08GK101425567SQ200710166429
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月31日 優先權日2007年10月31日
發明者王靜峰, 謝紅衛 申請人:中銀(寧波)電池有限公司